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Un nuevo catalizador desarrollado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), organismo adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, podría transformar los sistemas que eliminan gases tóxicos de los vehículos, como el monóxido de carbono (CO).
Es hasta cuatro veces más eficaz que los actuales y mantiene su rendimiento incluso en condiciones extremas de calor y oxígeno, donde otros materiales se degradan. Esto lo convierte en una solución prometedora para reducir la contaminación en motores de automóviles y procesos industriales.
La investigación liderada por el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha dado lugar a un nuevo tipo de catalizador capaz de eliminar el monóxido de carbono -un gas tóxico- de manera más efectiva y duradera que los catalizadores que se utilizan actualmente y ayudaría a reducir las emisiones contaminantes de los vehículos. La investigación ha sido publicada en Nature Communication, que ha destacado los resultados en su sección “Highlights”.
El nuevo tipo de catalizador platino/óxido de cerio (Pt/CeO2) desarrollado por el grupo de investigación “Materiales avanzados para catálisis y procesos sostenibles” del ITQ (UPV-CSIC) cuenta con un innovador diseño que logra una alta actividad catalítica sin desactivarse. La desactivación se suele producir en procesos que requieren de alta temperatura o de un exceso de oxígeno como, por ejemplo, en los motores de gasolina.
“El catalizador consigue una alta actividad y estabilidad simultáneamente en la oxidación de monóxido de carbono. Esto se logra gracias a que los centros activos de platino están ‘atrapados’ en escalones en forma de V del óxido de cerio, que actúa a la vez como soporte y co-catalizador. Esta disposición estructural inédita impide la re-oxidación de los catalizadores, un mecanismo habitual en la desactivación de catalizadores tradicionales de platino sobre óxido de cerio”, explica Pedro Serna Merino, investigador del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y autor principal de la investigación.
El nuevo catalizador tiene aplicación directa en el control de emisiones y es clave para cualquier tecnología que requiera oxidación de monóxido de carbono en condiciones operativas exigentes como, por ejemplo, en las industrias energéticas, en descontaminación y gasificación. Por ejemplo, cuando en el motor de un coche produce monóxido de carbono (CO), el catalizador ayuda a que este gas se oxide rápidamente a dióxido de carbono (CO2) antes de salir por el tubo de escape. De esta forma se reduce la contaminación emitida por el vehículo.
“El desarrollo de un catalizador de oxidación de monóxido de carbono altamente activo y estable representa un avance clave en la reducción de emisiones contaminantes. Este nuevo material mejora la depuración de gases en vehículos de gasolina y optimiza el control ambiental en el transporte aéreo. Además, se mejora la seguridad y sostenibilidad en procesos industriales. Esta innovación abre la puerta a tecnologías más limpias y eficientes, con potencial aplicación en distintos sectores estratégicos vinculados con la industria química y energética”, afirma Pedro Serna Merino, investigador del CSIC en el ITQ (UPV-CSIC) y autor principal de la investigación.
Para el desarrollo de este nuevo catalizador se han empleado numerosas técnicas de investigación avanzadas entre las que destacas el uso de sincrotones (XAS), microscopios electrónicos de ultra-alta resolución (HAADF-STEM), CO-DRIFT, Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X (XPS), estudios cinéticos y de modelado DFT (Teoría del Funcional de la Densidad). Gracias a estas técnicas se ha podido identificar la naturaleza atómica exacta de los clústeres y comprender mejor su funcionamiento para, así, desarrollar el nuevo catalizador.
En la investigación liderada por el ITQ (UPV-CSIC) también han participado el Department of Chemistry and NIS Centre de la University of Turin (Turín, Italia), el European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble, Francia) y el Department of Materials and Environmental Chemistry de la Stockholm University (Estocolmo, Suecia).
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